Cellen zijn de basiscomponenten van levende organismen. De twee belangrijkste soorten cellen zijn prokaryotische en eukaryotische cellen. Eukaryotische cellen hebben membraangebonden organellen die essentiële celfuncties uitvoeren. Mitochondria worden beschouwd als de "krachtpatsers" van eukaryotische cellen. Wat betekent het om te zeggen dat mitochondriën de energieproducenten van de cel zijn? Deze organellen genereren kracht door energie om te zetten in vormen die bruikbaar zijn voor de cel. Gelegen in de cytoplasma, mitochondria zijn de sites van cellulaire ademhaling. Cellulaire ademhaling is een proces dat uiteindelijk brandstof genereert voor de activiteiten van de cel uit het voedsel dat we eten. Mitochondria produceren de energie die nodig is om processen zoals uit te voeren celverdeling, groei en celdood.
Mitochondria hebben een onderscheidende langwerpige of ovale vorm en worden begrensd door een dubbel membraan. Het binnenmembraan is gevouwen waardoor structuren bekend staan als
cristae. Mitochondria komen in beide voor dierlijke en plantencellen. Ze zijn overal te vinden typen lichaamscellen, behalve voor volwassenen rode bloedcellen. Het aantal mitochondriën in een cel varieert afhankelijk van het type en de functie van de cel. Zoals gezegd, bevatten rode bloedcellen helemaal geen mitochondriën. De afwezigheid van mitochondriën en andere organellen in rode bloedcellen laat ruimte voor de miljoenen hemoglobinemoleculen die nodig zijn om zuurstof door het lichaam te transporteren. Spiercellen, aan de andere kant, kunnen duizenden mitochondriën bevatten die nodig zijn om de energie te leveren die nodig is voor spieractiviteit. Mitochondria zijn ook overvloedig aanwezig vetcellen en lever cellen.Mitochondria hebben hun eigen DNA, ribosomen en kunnen hun eigen maken eiwitten. Mitochondriaal DNA (mtDNA) codeert voor eiwitten die betrokken zijn bij elektronentransport en oxidatieve fosforylering, die optreden bij cellulaire ademhaling. Bij oxidatieve fosforylering wordt energie in de vorm van ATP gegenereerd binnen de mitochondriale matrix. Eiwitten gesynthetiseerd uit mtDNA coderen ook voor de productie van de RNA-moleculen overdracht RNA en ribosomaal RNA.
Mitochondriaal DNA verschilt van DNA dat in de cel wordt gevonden kern dat het niet beschikt over de DNA-herstelmechanismen die helpen voorkomen mutaties in nucleair DNA. Als gevolg hiervan heeft mtDNA een veel hogere mutatiesnelheid dan nucleair DNA. Blootstelling aan reactieve zuurstof geproduceerd tijdens oxidatieve fosforylering beschadigt ook mtDNA.
Mitochondria worden begrensd door een dubbel membraan. Elk van deze membranen is een fosfolipide dubbellaag met ingebedde eiwitten. De buitenste membraan is glad terwijl de binnenste membraan heeft veel vouwen. Deze plooien worden genoemd cristae. De plooien verhogen de "productiviteit" van cellulaire ademhaling door het beschikbare oppervlak te vergroten. Binnen het binnenste mitochondriale membraan bevinden zich een reeks eiwitcomplexen en elektronendragermoleculen, die de elektron transportketen (ENZ). De ETC vertegenwoordigt de derde fase van aerobe cellulaire ademhaling en de fase waarin de overgrote meerderheid van ATP-moleculen wordt gegenereerd. ATP is de belangrijkste energiebron van het lichaam en wordt door cellen gebruikt om belangrijke functies uit te voeren, zoals spiercontractie en celdeling.
De dubbele membranen verdelen het mitochondrion in twee verschillende delen: de intermembrane ruimte en de mitochondriale matrix. De intermembraanruimte is de nauwe ruimte tussen het buitenmembraan en het binnenmembraan, terwijl de mitochondriale matrix het gebied is dat volledig is omsloten door het binnenste membraan. De mitochondriale matrix bevat mitochondriaal DNA (mtDNA), ribosomen en enzymen. Verschillende stappen in cellulaire ademhaling, waaronder de Citroenzuur cyclus en oxidatieve fosforylering vindt plaats in de matrix vanwege de hoge concentratie enzymen.
Mitochondria zijn semi-autonoom in zoverre dat ze slechts gedeeltelijk afhankelijk zijn van de te repliceren en te groeien cel. Ze hebben hun eigen DNA, ribosomen, maken hun eigen eiwitten en hebben enige controle over hun reproductie. Net als bacteriën hebben mitochondriën circulair DNA en repliceren ze door een reproductief proces dat binaire splitsing wordt genoemd. Voorafgaand aan replicatie gaan mitochondriën samen in een proces dat fusie wordt genoemd. Fusie is nodig om de stabiliteit te handhaven, want zonder dit zullen mitochondria kleiner worden naarmate ze zich delen. Deze kleinere mitochondriën zijn niet in staat voldoende hoeveelheden energie te produceren die nodig zijn voor een goede celfunctie.